CN103488361B - 增加触控位置准确度的内嵌式触控显示面板系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种增加触控位置准确度的内嵌式触控显示面板系统，其包括有一面板显示单元、一触控单元、一面板显示单元供电装置、及一触控单元供电装置。面板显示单元供电装置具有一电源供应端及一接地端，以对面板显示单元进行供电。触控单元供电装置具有一第一及第二切换开关及一储能装置，第一切换开关的一端连接至电源供应端，其另一端连接至储能装置，第二切换开关的一端连接至接地端，其另一端连接至储能装置的另一端，当该触控单元进行触控感测时，该第一及第二切换开关切断该储能装置与该电源供应端和接地端的连接。
Description
技术领域
本发明是关于触控面板的技术领域，尤指一种增加触控位置准确度的内嵌式触控显示面板系统。
背景技术
现有的触控式平面显示器是将触控面板与平面显示器直接进行上下的叠合，因为的合的触控面板为透明的面板，因而影像可以穿透叠合在上的触控面板显示影像，再通过触控面板作为输入的媒介或接口。然而这种现有的技艺，因为于叠合时，必须增加一个触控面板的完整重量，使得平面显示器重量大幅地增加，不符合现时市场对于显示器轻薄短小的要求。而直接叠合触控面板以及平面显示器时，在厚度上，增加了触控面板本身的厚度，降低了光线的穿透率，增加反射率与雾度，使屏幕显示的质量大打折扣。
针对前述的缺点，触控式平面显示器改采嵌入式触控技术。嵌入式触控技术目前主要的发展方向可分为On-Cell及In-Cell两种技术。On-Cell技术是将投射电容式触控技术的感应电极(Sensor)制作在面板彩色滤光片(ColorFilter，CF)的背面(即贴附偏光板面)，整合为彩色滤光片的结构。In-Cell技术则是将感应电极(Sensor)置入LCDCell的结构当中，目前主要利用的感应方式也可分为电阻(接触)式、电容式与光学式三种，其中电阻式是利用LCDCell上下两基板电极的导通，计算分压的变化来判定接触位置坐标。
InCellTouch技术则是将触控元件整合于显示面板之内，使得显示面板本身就具备触控功能，因此不需要另外进行与触控面板贴合或是组装的制程，这样技术通常都是由TFTLCD面板厂开发。
然而不论InCellTouch技术、OnCellTouch技术、或OutCellTouch技术，其均在LCD显示面板的上玻璃基板或下玻璃基板设置感应电极层，此不仅增加成本，亦增加制程程序，容易导致制程良率降低及制程成本飙升，以及开口率下降而须要更强的背光，也会增加耗电，不利于行动装置的轻薄的需求。
为解决上述问题，一现有技术是将感应电极层设置于一遮光层(blackmatrix)的下方。图1是一具金属感应层的内嵌式触控显示面板结构100的剖面示意图，如图1所示，该具金属感应层的内嵌式触控显示面板结构100包括有一第一基板110、一第二基板120、一液晶层130、一遮光层(blackmatrix)140、一感应电极层150、一彩色滤光层(colorfilter)160、一保护层(overcoat)170、一共通电极层(Vcom)180、一第一偏光层(upperpolarizer)190、一第二偏光层(lowerpolarizer)200、及一薄膜晶体管层(TFT)210。
图1仅是一个示意图，并不能表示内嵌式触控显示面板结构100的实际尺寸。在实际中该液晶层130的厚度约5～10μm，该第一偏光层190的厚度约200μm，该第一基板110的厚度约500μm，而该遮光层140至该共通电极层(Vcom)180的距离约3～5μm。
图2是手指触碰时与感应电极层150时电容的示意图，当一使用者的手指碰触在第一偏光层(upperpolarizer)190上时，手指至该感应电极层150的距离约为700μm(＝200μm+500μm)，而该感应电极层150至该共通电极层(Vcom)180的距离约为3～5μm。亦即手指与该感应电极层150所形成的电容C1远小于该感应电极层150与该共通电极层(Vcom)180所形成的电容C2。此时，透过该感应电极层150所进行的触控侦测在计算坐标位置时，不同的感应电极取得的数值差异会变得很小，不利于坐标的计算，现有电容式触控面板的技术实仍有改善的空间。
发明内容
本发明的目的主要是在提供一种增加触控位置准确度的内嵌式触控显示面板系统，以有效地提高所侦测触控位置的准确度。
依据本发明之一特色，本发明提出一种增加触控位置准确度之内嵌式触控显示面板系统，该系统包括有一面板显示单元、一触控单元、一面板显示单元供电装置、及一触控单元供电装置。该面板显示单元用以显示影像。该触控单元用以进行触碰侦测。该面板显示单元供电装置具有一电源供应端及一接地端，以对该面板显示单元进行供电。该触控单元供电装置具有一第一切换开关、一第二切换开关、及一储能装置，该第一切换开关的一端连接至该电源供应端，其另一端连接至该储能装置，该第二切换开关的一端连接至该接地端，其另一端连接至该储能装置的另一端，当该触控单元进行触控感测时，该第一切换开关及该第二切换开关切断该储能装置与该电源供应端和接地端的连接。
附图说明
图1是一具金属感应层的内嵌式触控显示面板结构的剖面示意图。
图2是手指触碰时与感应电极层时电容的示意图。
图3是本发明一种增加触控位置准确度的内嵌式触控显示面板系统的方块图。
图4是本发明触控单元供电装置的示意图。
图5是手指触碰时各层的感应电容或杂散电容的示意图。
图6是现有遮光层的示意图。
图7是感应电极层结构的示意图。
图8是遮光层与感应电极层的示意图。
图9是手指触碰时各层的感应电容或杂散电容的另一示意图。
图10是等效电容的示意图。
主要元件符元说明
具金属感应层的内嵌式触控显示面板结构100
第一基板110第二基板120
液晶层130遮光层140
感应电极层150彩色滤光层160
保护层170共通电极层180
第一偏光层190第二偏光层200
薄膜晶体管层(TFT)210
薄膜晶体管212透明电极211
增加触控位置准确度的内嵌式触控显示面板系统300
面板显示单元310触控单元330
面板显示单元供电装置350
触控单元供电装置370
具金属感应层的显示面板311
触控控制装置331感应电极层150
源极驱动装置313栅极驱动装置315
显示时序控制器317处理器319
第一切换开关S1第二切换开关S2
储能装置Cap
遮光线条650空间660
感应导体线710、720四边形区域711～71N
具体实施方式
图3是本发明一种增加触控位置准确度的内嵌式触控显示面板系统300的方块图，该系统300包括有一面板显示单元310、一触控单元330、一面板显示单元供电装置350、及一触控单元供电装置370。
该面板显示单元310用以显示影像。该触控单元330用以进行触碰侦测。
该面板显示单元供电装置350具有一电源供应端VCCA及一接地端GNDA，以对该面板显示单元310进行供电。
图4是本发明触控单元供电装置370的示意图。该触控单元供电装置370具有一第一切换开关S1、一第二切换开关S2、及一储能装置Cap，该第一切换开关S1的一端S11连接至该电源供应端VCCA，其另一端S12连接至该储能装置Cap的一端(VCCB)，该第二切换开关S2的一端S21连接至该接地端GNDA，其另一端S22连接至该储能装置Cap的另一端(GNDB)，当该触控单元330进行触控感测时，该第一切换开关S1及该第二切换开关S2切断该储能装置Cap与该电源供应端VCCA和接地端GNDA的连接。其中，储能装置Cap较佳为一电容。
图5是手指触碰时各层的感应电容或杂散电容的示意图，当该触控单元330进行触控感测时，由于该第一切换开关S1及该第二切换开关S2切断该储能装置Cap与该电源供应端VCCA和接地端GNDA的连接，故该储能装置Cap的接地端GNDB与该接地端GNDA分离，因而该储能装置Cap的接地端GNDB与该接地端GNDA之间有一杂散电容C3及一阻抗R1，其中，该阻抗R1为相当高的阻抗，以表示该储能装置Cap的接地端GNDB与该接地端GNDA不导通。而该杂散电容C3约为0.01～1FF，该感应电极层150与该共通电极层(Vcom)180所形成的电容C2约为数十～数百PF，手指与该感应电极层150所形成的电容C1约为0.5～10FF，当该杂散电容C3与电容C2串接后，其等效电容约为0.01～1FF，因此其大小等级约与电容C1相当或小于C1，故该触控单元330进行触控侦测时，不会受到电容C2的干扰，故可增加触控位置灵敏度。
请再参阅图3，如图3所示，该面板显示单元310具有一具金属感应层的显示面板311，该具金属感应层的显示面板311其具一感应电极层150，该感应电极层150是由多条感应导体线所构成，以形成多个触控电极。
该感应电极层150可为相同发明人先前发明的感应电极层结构(专利申请号：201310162782.4，申请日：2013/5/6，专利名称：具有金属感应层的内嵌式触控显示面板)。图6是一般现有遮光层140的示意图。如图6所示，现有遮光层140是由不透光的黑色绝缘材质的线条构成多条遮光线条650，所述黑色绝缘材质的多条遮光线条650是互相垂直分布于该现有遮光层140，故该现有遮光层140又称为黑矩阵(blackmatrix)。在所述黑色绝缘材质的线条的空间660则分布有彩色滤光层(colorfilter)。
该遮光层140与该彩色滤光层(colorfilter)160之间设置一感应电极层150，并在其上布值感应触控图型结构，如此，则无需于LCD显示面板的上玻璃基板或下玻璃基板设置感应电极层。
图7是相同发明人先前发明的感应电极层结构150的示意图。如图7所示，该感应电极层150位于该遮光层140的相对于液晶层130的同一侧的表面，该感应电极层150是由多条感应导体线710、720所构成，其中，该多条感应导体线710、720的位置是依据与该遮光层140的该多条遮光线条650的位置相对应而设置。
如图7所示，该感应电极层150的该多条感应导体线710、720是以一第一方向(X)及一第二方向(Y)设置。其中，该第一方向垂直第二方向。该感应电极层150的该多条感应导体线710、720是由导电的金属材料或合金材料所制成。其中，该导电的金属材料为下列其中之一：铬、钡、铝。
该多条感应导体线710、720分成一第一组感应导体线710、及一第二组感应导体线720，该第一组感应导体线710形成N个四边形区域711～71N，其中，N为自然数。在每一个四边形区域中的感应导体线电气连接在一起，而任两个四边形区域之间并未连接，以在该感应电极层150形成有单层感应触控图型结构。
其中，该四边形区域711～71N为下列形状其中之一：长方形、正方形、菱形。于本实施例中，该N个四边形区域711～71N是以长方形为例子，且多条感应导体线的位置是依据与该遮光层140的该多条遮光线条650的位置相对应而设置。
该第二组感应导体线720形成N个走线721～72N，该N个走线的每一个走线与一对应的四边形区域711～71N电气连接，而每一个走线721～72N之间并未连接。
该感应电极层150中的该第一组感应导体线710及该第二组感应导体线720形成多个触控电极(亦即，第一组感应导体线710的一个四边形区域711～71N电气连接于第二组感应导体线720的一个对应的走线721～72N而作为一个触控电极)。
图8是遮光层140与感应电极层150的示意图。如图8所示，其遮光层140与感应电极层150叠合时的示意图，其是由该液晶层130往该第一基板110方向看过去。
该第一组感应导体线710与该第二组感应导体线720对应地连接。因此，该第一组感应导体线710可在该感应电极层150形成有单层感应触控图型结构。该第一组感应导体线710及该第二组感应导体线720的线宽较佳小于或等于该多条遮光线条650的线宽，当由该第一基板110往该液晶层130方向看时，该第一组感应导体线710及该第二组感应导体线720可被该多条遮光线条650所遮蔽，使用者仅会看到该多条遮光线条650，不会看到该第一组感应导体线710及该第二组感应导体线720。
本发明的该具金属感应层的显示面板311可如图1所示，其具有一第一基板110、一第二基板120、一液晶层130、一遮光层(blackmatrix)140、一感应电极层150、一彩色滤光层(colorfilter)160、一保护层(overcoat)170、一共通电极层(Vcom)180、一第一偏光层(upperpolarizer)190、一第二偏光层(lowerpolarizer)200、及一薄膜晶体管层(TFT)210。
该第一基板110及该第二基板120较佳为玻璃基板，该第一基板110及该第二基板120并以平行成对的配置将该液晶层130夹置于二基板110，120之间。
该遮光层(blackmatrix)140位于该第一基板110的相对于液晶层130的同一侧的表面，该遮光层140是由多条遮光线条所构成。
该彩色滤光层(colorfilter)160位于该感应电极层150的该多条感应导体线之间及该多条感应导体线710、720的表面。
该保护层(overcoat)170位于该彩色滤光层(colorfilter)160的表面。
该共通电极层(Vcom)180位于第一基板110与第二基板120之间，如VA与TN型液晶显示器时共通电极层(Vcom)位于第一基板，IPS与FFS型液晶显示器时共通电极层(Vcom)位于第二基板120。
该第一偏光层(upperpolarizer)190位于该第一基板110的相对于液晶层130的另一侧的表面。
该第二偏光层(lowerpolarizer)200位于该第二基板120的相对于液晶层130的另一侧的表面。
该薄膜晶体管层(TFT)210位于该第二基板120的相对于液晶层的同一侧的表面。该薄膜晶体管层(TFT)210由薄膜晶体管212及透明电极211所组成。
请再参阅图3，该触控单元330具有一触控控制装置331，该触控控制装置331连接至该触控单元供电装置370及该多个触控电极，以传送触控驱动信号至该多个触控电极，并侦测该多个触控电极的电压。
图9是手指触碰时各层的感应电容或杂散电容的另一示意图，电容C4代表手指与该共通电极层(Vcom)180的感应电容，虽然手指与该共通电极层(Vcom)180的距离约为700μm，然而由于该共通电极层(Vcom)180的面积远较该感应电极层150中的多个触控电极的面积为大，电容C4的电容值大于电容C1的电容值、且小于电容C2的电容值，由于电容C3的电容值很小，此时可视为断路，故由X、Y端点看入的等效电容为电容C4。图10是等效电容的示意图。因此，不论手指触碰哪一个触控电极，由于每一个触控电极附近的等效电容均为电容C4，故该触控控制装置331所测量到的电压均相近，故无法有效进行触碰侦测。
针对上述问题，本发明的该触控控制装置331在传送该触控驱动信号至该多个触控电极的一触控电极时，该触控控制装置331传送该触控驱动信号的反制信号至该多个触控电极的其它触控电极。其中，该反制信号是一接地信号，或是该反制信号为与该触控驱动信号频率相同、振幅不同的信号。
请再参阅图7，如图7所示，该触控控制装置331在传送该触控驱动信号750至该多个触控电极的一触控电极(由四边形区域711电气连接于走线721所形成)时，该触控控制装置331传送一接地信号760至该多个触控电极的其它触控电极，亦即利用接地信号其它触控电极接地，以免受到手指的影响，而影响触控电极(由四边形区域711电气连接于走线721所形成)的触碰侦测。同样地，该触控控制装置331在传送该触控驱动信号750至该多个触控电极的一触控电极(由四边形区域711电气连接于走线721所形成)时，该触控控制装置331传送一反制信号770至该多个触控电极的其它触控电极，该反制信号770与该触控驱动信号750频率相同、振幅不同的信号。
请再参阅图3，该内嵌式显示触控面板310还包括有一源极驱动装置313、一栅极驱动装置315、一显示时序控制器317、一处理器319。
该源极驱动装置313连接至该具金属感应层的显示面板311，用以依据一显示像素信号驱动该具金属感应层的显示面板。
该栅极驱动装置315连接至该具金属感应层的显示面板311，用以产生一显示驱动信号，进而驱动该具金属感应层的显示面板。
该显示时序控制器317连接至该源极驱动装置313、及该栅极驱动装置315，用以供应该源极驱动装置313及该栅极驱动装置315输出该显示像素信号及该显示驱动信号的时序。
该处理器319连接至该显示时序控制器317、该该触控单元330。
当该触控单元330进行触控感测后，可获得触碰位置数据。该触控单元330会将该第一切换开关S1及该第二切换开关S2设定为开启状态，以让该储能装置Cap与该电源供应端VCCA和接地端GNDA电气连接，故该储能装置Cap的接地端GNDB此时与该接地端GNDA电气连接。该触控单元330可将该触碰位置数据传递至该处理器319，以进行后续处理。
由前述说明可知，本发明在进行触控侦测时，利用第一切换开关S1及第二切换开关S2切断该储能装置Cap与该电源供应端VCCA和接地端GNDA的连接，而将该感应电极层150与该共通电极层(Vcom)180所形成的电容C2的电容效应降低，可有效地提高所侦测触控位置的准确度。同时，触控控制装置331在传送触控驱动信号至一触控电极时，并传送反制信号至其它触控电极，以免干扰触控电极的侦测，更进一步可提高侦测触控位置准确度。
由上述可知，本发明无论就目的、手段及功效，均显示其迥异于现有技术的特征，极具实用价值。但应注意的是，上述诸多实施例仅是为了便于说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求所述为准，而非仅限于上述实施例。
Claims (11)
1.一种增加触控位置准确度的内嵌式触控显示面板系统，其特征在于，该系统包括有：
一面板显示单元，用以显示影像；
一触控单元，用以进行触碰侦测；
一面板显示单元供电装置，其具有一电源供应端及一接地端，以对该面板显示单元进行供电；以及
一触控单元供电装置，其具有一第一切换开关、一第二切换开关、及一储能装置，该第一切换开关的一端连接至该电源供应端，其另一端连接至该储能装置，该第二切换开关的一端连接至该接地端，其另一端连接至该储能装置的另一端，当该触控单元进行触控感测时，该第一切换开关及该第二切换开关切断该储能装置与该电源供应端和接地端的连接；
该面板显示单元具有一具金属感应层的显示面板，该具金属感应层的显示面板其具一感应电极层，该感应电极层由多条感应导体线所构成，以形成多个触控电极；该触控单元具有一触控控制装置，该触控控制装置连接至该触控单元供电装置及该多个触控电极，以传送触控驱动信号至该多个触控电极，并侦测该多个触控电极的电压；
其中，当该触控控制装置传送该触控驱动信号至该多个触控电极的一触控电极时，该触控控制装置传送该触控驱动信号的反制信号至该多个触控电极的其它触控电极；
该反制信号与该触控驱动信号频率相同、振幅不同的信号。
2.如权利要求1所述的内嵌式触控显示面板系统，其特征在于，该具金属感应层的显示面板具有：
一第一基板；
一第二基板，该第一基板及该第二基板并以平行成对的配置将一液晶层夹置于二基板之间；以及
一遮光层，位于该第一基板的相对于液晶层的同一侧的表面，该遮光层是由多条遮光线条所构成；
其中，该感应电极层位于该遮光层的相对于液晶层的同一侧的表面，该多个触控电极的该多条感应导体线的位置是依据与该遮光层的该多条遮光线条的位置相对应而设置。
3.如权利要求2所述的内嵌式触控显示面板系统，其特征在于，该多条感应导体线分成一第一组感应导体线、及一第二组感应导体线，该第一组感应导体线形成N个四边形区域，在每一个四边形区域中的感应导体线电气连接在一起，而任两个四边形区域之间并未连接，以在该感应电极层形成有单层感应触控图型结构。
4.如权利要求3所述的内嵌式触控显示面板系统，其特征在于，该第二组感应导体线形成N个走线，该N个走线的每一个走线与一对应的四边形区域电气连接，而每一个走线之间并未连接，N为大于1的正整数。
5.如权利要求4所述的内嵌式触控显示面板系统，其特征在于，该感应电极层的该多条感应导体线是以一第一方向及一第二方向设置。
6.如权利要求5所述的内嵌式触控显示面板系统，其特征在于，该第一方向垂直第二方向。
7.如权利要求6所述的内嵌式触控显示面板系统，其特征在于，该具金属感应层的显示面板还包含：
一彩色滤光层，位于该感应电极层的该多条感应导体线之间及该多条感应导体线的表面；
一保护层，位于该彩色滤光层的表面；
一共通电极层，位于该第一基板与第二基板之间；以及
一薄膜晶体管层，位于该第二基板的相对于液晶层的同一侧的表面。
8.如权利要求7所述的内嵌式触控显示面板系统，其特征在于，该四边形区域为下列形状其中之一：长方形、正方形、菱形。
9.如权利要求8所述的内嵌式触控显示面板系统，其特征在于，该感应电极层的该多条感应导体线是由导电的金属材料或合金材料所制成。
10.如权利要求9所述的内嵌式触控显示面板系统，其特征在于，该导电的金属材料为下列其中之一：铬、钡、铝。
11.如权利要求10所述的内嵌式触控显示面板系统，其特征在于，该内嵌式显示触控面板装置还包括有：
一源极驱动装置，连接至该具金属感应层的显示面板，用以依据一显示像素信号驱动该具金属感应层的显示面板；
一栅极驱动装置，连接至该具金属感应层的显示面板，用以产生一显示驱动信号，进而驱动该具金属感应层的显示面板；以及
一显示时序控制器，连接至该源极驱动装置、及该栅极驱动装置，用以供应该源极驱动装置及该栅极驱动装置输出该显示像素信号及该显示驱动信号的时序。
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